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TECHNISCHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft das Sachgebiet des anlagentechnischer. Brandschutzes.
Die im Folgenden beschriebene Anlage erfüllt das Schutzziel: Verhinderung
des Eindingens von Rauch und Feuer in Schutzräume, wie z.B. innen liegenden
Treppen-, Sicherheitstreppenräumen
oder Feuerwehraufzugsvorräumen
und bietet dabei den Vorteil der wetter- und höhenunempfindlichen Funktion.
Zusätzlich
werden Einflüsse
von nicht kontrollierbaren zusätzlichen Öffnungen
(Türen
in die Geschosse) negiert.
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Um
das Eintreten von Feuer und Rauch in einen Schutzraum sicher zu
verhindern, werden derzeit üblicher
Weise Lüftungsanlagen
eingesetzt, die beispielsweise den Treppenraum selbst als Schacht benutzen,
um im Treppenraum und den angeschlossenen Sicherheitsschleusen einen Überdruck
zu erzeugen. Diese Ausführung
der Anlagen ist in der Richtlinie über den Bau und Betrieb von
Hochhäusern
(Muster-Hochhaus-Richtlinie)
/1/ und der DIN EN 12101 Teil 6 /2/ dargestellt.
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Aufgrund
von Temperaturunterschieden der Luft im Inneren des Hauses und der
Außenluft
kann die entsprechende Dichtedifferenz der Luft zu Strömungen im
Schutzraum führen,
die die Funktion dieser Anlagen speziell in den ersten Minuten der Selbstrettung
negativ beeinträchtigen.
Eine Kompensation dieses Phänomens
ist schwierig, da es vom Wetter und der Gebäudehöhe abhängt.
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Das
vorliegende Anlagenkonzept zeigt eine Möglichkeit, das Eindringen von
Rauch und Feuer sicher zu verhindern, dabei aber von den Bedingungen im
Treppenraum und damit von Höhe
und Wetter unabhängig
zu sein. Dazu wird nicht der Treppenraum und die Sicherheitsschleuse
(über den
Treppenraum) druckbelüftet,
sondern ausschließlich
die Sicherheitsschleuse des Brandgeschosses unmittelbar druckbelüftet. Diese
Umsetzungsvariante sorgt für eine
höhenunabhängige Funktion
der Anlage und schließt
damit Probleme aufgrund der Thermik im Treppenraum aus. Ebenfalls
fallen beim vorliegenden Anlagenkonzept negative Effekte, wie das Öffnen einer
nicht vom Brand betroffenen Sicherheitsschleuse und damit einhergehend
ein gefährlicher Druckabfall
in der vom Brand betroffenen Sicherheitsschleuse und dem Treppenraum,
weg.
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Die
für die
Umsetzung dieser Variante nötige technische
Innovation ist die Ausführung
der unmittelbaren Lufteinbringung in die Sicherheitsschleuse. Die
Luft wird im Bereich der Tür
1 (Treppenraum-Sicherheitsschleuse) in Richtung Tür 2 (Sicherheitsschleuse-Nutzung)
eingeblasen. Auf diese Weise wird in der Sicherheitsschleuse eine
Strömung
entgegen die Fluchtrichtung erzeugt, die das Eindringen von Rauch
und Feuer verhindert.
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Der
zu haltende Überdruck
darf hier jedoch abweichend zur DIN EN 12101 Teil 6 keine 50 Pa
betragen, sondern lediglich ca. 20 Pa. Somit wird gewährleistet,
dass die durch den Überdruck
in der Sicherheitsschleuse auf die Tür 2 ausgeübte Kraft, die Türöffnungskraft
nicht über
100 N steigen lässt.
Das Abströmen
der in die Sicherheitsschleuse eingebrachten Luft in den Treppenraum
wird durch die spezielle Anordnung der Zulufteinbringung minimiert.
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ANLAGENBESCHREIBUNG
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Vorraussetzungen
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Anwendungsgebiet
der vorgestellten Anlage sind Gebäude und bauliche Anlagen, bei
denen zwischen Schutzraum und Nutzungseinheit eine Sicherheitsschleuse/Vorraum
(entsprechend Muster-Hochhaus-Richtlinie)
angeordnet ist.
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Das
Vorhandensein einer automatischen Branddetektierung zur Auslösung der
Lüftungsanlage
wird vorausgesetzt.
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Außerdem sind
Lüftungskanäle vorzusehen, welche
das gesamte Gebäude
von unten nach oben durchlaufen und in jedem Geschoss über eine
steuerbare Entrauchungsklappe verfügen. Das Signal zum Ansteuern
der Klappen wird von der automatischen Branddetektierung geliefert.
Neben je einem Kanal für
die Zu- und Abluft der Sicherheitsschleuse ist in dem Bereich vor
der Sicherheitsschleuse eine Abströmmöglichkeit des Brandrauches
vorzusehen, über
die auch die derzeit geforderte Luftgeschwindigkeit durch die geöffnete Schleusentür realisiert
wird. Diese Abströmmöglichkeit
kann über
die Fassade oder über
einen Kanal realisiert werden. Die Klappen der Kanäle sind
im Normalfall geschlossen und werden im Brandgeschoss durch das
Signal der automatischen Branddetektierung automatisch geöffnet.
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Funktion
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Mit
dem Auslösen
eines Brandmelders wird die Lüftungsanlage
in Betrieb gesetzt. In dem Geschoss, in dem der Brand detektiert
wurde, öffnen sich
die Klappen der Zuluft- und Abluftkanäle/Abströmflächen. Die Zuströmung erfolgt
direkt in die Sicherheitsschleuse/Vorraum und lässt den Schutzraum unberührt. Auf
diese Weise wird nur die Sicherheitsschleuse/Vorraum des betroffenen
Geschosses druckbelüftet.
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Ist
die Tür
zwischen der Sicherheitsschleuse/Vorraum und der Nutzung geschlossen,
strömt
die eingebrachte Luft durch eine Überdruckentlastungsöffnung ab.
Die Überdruckentlastung
ist so bemessen, dass der Strömungswiderstand
bei dem eingebrachten Volumenstrom eine Druckdifferenz von 20 Pa
erzeugt. Dieser Überdruck
der Sicherheitsschleuse/Vorraum gegenüber der Nutzung verhindert
das Eindringen von Brandrauch durch Leckagen der Tür. Wird
diese Tür
geöffnet,
strömt
die eingebrachte Luft aus der Sicherheitsschleuse/Vorraum in die
Nutzung, wobei die Durchströmung
der Tür
wiederum den Raucheintritt verhindert.
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Da
jedes Geschoss selektiv druckbelüftet wird,
erfolgt die Auslösung
nur über
automatische Brandmelder. Eine manuelle Ansteuerung durch die Feuerwehr,
z.B. durch Integration der Anlagenbedienung in das Feuerwehrbedienfeld,
ist möglich.
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Das
Abströmen
der Luft aus der Sicherheitsschleuse/Vorraum in den Treppenraum
bei geöffneter
Treppenraumtür
wird vermieden, indem die Luft auf spezielle Weise eingeblasen wird.
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Die
Zuluft wird mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit
gezielt eingeblasen. Die Zuluftöffnungen
sind dabei so angeordnet, dass die Luftströmung von der Treppenraumtür zur Tür zwischen
Sicherheitsschleuse und Nutzung gerichtet ist. Der so entstehende
Luftvorhang hält
den Druck an der Treppenraumtür
deutlich unter dem Druck in der übrigen Schleuse.
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Die
Anordnung der Zuströmöffnungen
soll vor allem im oberen Bereich der Schleuse eine definierte Strömung erzeugen,
um so dem Profil des Brandraumdruckes zu entsprechen.
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Da
der Luftvorhang in jedem Fall einen starken Strömungswiderstand darstellt und
die Abströmung
in Richtung der Nutzungseinheit nur durch die Schleusentür zur Nutzung
beschränkt
ist, bleibt die Funktion auch trotz einer Leckage in den Treppenraum
erhalten.
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Zulufteinbringung
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Um
die gewünschte
Strömungsrichtung
zu garantieren und das Abströmen
der Luft in den Treppenraum zu verhindern, sind die Einströmöffnungen in
die Schleuse möglichst
großflächig und
gleichmäßig im Bereich
der Treppenraumtür
zu verteilen. Die einfachste Umsetzung hierfür ist das Anordnen von Lüftungskanälen neben
der Tür,
die über
die gesamte Höhe
mit Auslassgittern versehen sind. Die Auslassgitter müssen hierbei
eine von der Ausströmgeschwindigkeit
abhängige
Mindestdicke haben, um den Luftstrom normal zu ihrer Grundfläche auszublasen.
Dieses Strömungsbild
kann auch durch andere Ausblaselemente erzeugt werden.
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Die
Art der Zulufteinbringung ist für
die Geräuschemission
maßgebend.
Für die
Funktionalität ist
eine gleichmäßige Ausströmung nicht
erforderlich, da die höheren
Geschwindigkeiten keinen negativen Einfluss auf die Funktion der
Anlage haben.
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Für den beispielhaften
Fall, dass die Zulufteinbringung komplett oberhalb der Tür realisiert
wird, steht nur ein geringerer Austrittsquerschnitt zur Verfügung, so
dass die Luft nicht normal, sondern leicht nach unten gerichtet
eingeblasen werden muss, so dass der Luftstrom entsprechend der
jeweiligen Raumgeometrie, auf den oberen Teil der Tür zur Nutzungseinheit
gerichtet ist.
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In
der Schleuse ist des Weiteren eine Überdruckentlastung vorzusehen,
die das Ansteigen des Raumdruckes auf mehr als ca. 20 Pa über dem
Normaldruck verhindert, so dass die Türöffnungskräfte nicht größer als
100 N werden. Sie muss in der Lage sein, den gesamten eingebrachten
Luftstrom abzuführen.
Die Abluft der Druckentlastung wird über einen Kanal bis auf das
Dach geleitet. Der Strömungswiderstand
des Abluftschachtes darf nicht das Öffnungsverhalten der Überdruckentlastung
beeinflussen. Da die Abluft der Überruckentlastung
der Sicherheitsschleuse/Vorraum rauchfrei ist, kann ggf. ein Aufzugsschacht
als Abströmkanal
genutzt werden.
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Die
Abströmung
der Abluftkanäle
hat auf dem Dach durch eine Abströmhaube zu erfolgen, welche
die Kanäle
in alle Richtungen mit Lamellenklappen umschließt. So ist ein windrichtungsunabhängiges Ausströmen gewährleistet.
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Druck- und Strömungsverhältnisse in der Sicherheitsschleuse
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Der
in die Sicherheitsschleuse/Vorraum eingebrachte Volumenstrom ist
so groß,
dass er durch die geöffnete
Tür zur
Nutzungseinheit eine Strömungsgeschwindigkeit
von 2 m/s nicht unterschreitet. Zwischen Treppenraum und Sicherheitsschleuse wird
keine Strömung
erzeugt.
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Um
bei geöffneter
Tür zur
Nutzung die Abströmung
der eingebrachten Luft in Richtung Nutzungseinheit zu sichern, ist
jenseits der Sicherheitsschleuse eine Abströmmöglichkeit vorzusehen (Kanal
oder über
die Fassade).
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Ist
nur die Tür
zum Treppenraum geöffnet, kann
es zum Abströmen
von Luft aus der Sicherheitsschleuse in den Treppenraum kommen.
Dies ist unkritisch, da die Sicherheitsschleuse rauchfrei ist.
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Ist
nur die Tür
zur angrenzenden Nutzung geöffnet,
strömt
der gesamte Volumenstrom durch die Tür in die Nutzung. Die dort
angeordnete Abströmöffnung verhindert
das Entstehen eines Überdruckes
und garantiert so die Strömungsrichtung
in die Nutzungseinheit, also entgegen der Fluchtrichtung.
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Sind
sowohl die Treppenraumtür
als auch die Flurtür
geöffnet,
strömt
annährend
der gesamte eingebrachte Volumenstrom in die jenseits der Sicherheitsschleuse
liegende Nutzung. Dies wird durch die gerichtete Einbringung der
Luft in die Sicherheitsschleuse garantiert (s.o.).
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LITERAURVERWEISE
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- /1/ Musterrichtlinie über den
Bau und Betrieb von Hochhäusern;
Fassung Mai 1981 und Entwurf von August 2005
- /2/ DIN EN 12101 Teil 6 Rauch- und Wärmefreihaltung Teil 6 Differenzdrucksysteme,
Bausätze:
Verlag Beuth; 2005